EP4170316A1 - Appareil et dispositif de prelevement d'echantillon - Google Patents
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- G—PHYSICS
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
- G01N1/20—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state for flowing or falling materials
- G01N1/2035—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state for flowing or falling materials by deviating part of a fluid stream, e.g. by drawing-off or tapping
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- G01N2001/1445—Overpressure, pressurisation at sampling point
- G01N2001/1454—Positive displacement, piston
Definitions
- the technical field of the invention is that of pipes and more particularly pipes for pumping liquid product, such as for example milk or polluted water.
- the present invention relates in particular to an apparatus and a device for taking a sample from such a pipe without altering the product in the pipe or the sample taken, nor polluting the environment and a method for extracting said sample.
- the invention offers a solution to the problems mentioned above, by allowing safe sampling of the liquid without altering its chemical properties, either in the piping or in the sampling bottle.
- the liquid can be extracted without it coming into unwanted contact with an external body, the liquid being able to pass directly, thanks to the needle, from the piping to a bottle placed in front of the opening.
- This opening may be substantially of the same diameter as the needle.
- the opening is closable. It can thus be ensured that the piping is closed in order to be able to clean it after removal of the bottle.
- the tubular part comprises a U-shaped support placed opposite the opening. Thanks to this support, one can maintain a bottle vis-à-vis the opening.
- the support comprises a third piston arranged in the lower part of the U.
- the piston makes it possible to properly position the bottle resting on the opening and to be able to easily remove it by moving the piston away of the opening.
- a second aspect of the invention relates to a device for sampling in a pipe comprising an apparatus having at least one of the preceding characteristics and a sampling bottle placed on the support.
- the device consisting of the sampling device and the bottle together makes it possible to extract the liquid from the piping and to store a sample in the bottle.
- the bottle is placed on the third piston.
- the third piston makes it possible to approach and move the bottle away from the opening.
- the sample bottle is closed by a flexible and tight membrane, the membrane being pierced by the needle.
- the extracted sample is preserved because the bottle has only one perforation and is therefore more airtight.
- the membrane can be made of silicone or soft rubber, making it possible to close when the needle is withdrawn, the latter only piercing the membrane narrowly.
- the device comprises an automaton controlling the first and second pistons.
- the automaton will control the first outer piston to take the needle out of the tubular part to make it enter the bottle and out of the bottle to enter it into the tubular part, but also the second inner piston to empty the liquid chamber through the needle into the vial. Filling the bottle may take several round trips of the inner piston depending on the size of the chamber.
- the filling of the chamber by the liquid is done by one of the holes opposite, when the chamber is filled, the interior piston pushes the liquid towards the needle which is in the bottle, these two operations are repeated as many times as needed to refill the bottle.
- the first piston moves from the second to the first position.
- the needle is retracted into the tubular part, thus releasing the vial which can be sent for analysis.
- the opening is closed and a cleaning step is performed in the tubular part.
- the opening is closed by a plug which can be screwed onto a protrusion around the opening, the tubular part which includes the pistons and the needle can be cleaned.
- the flow rate of the product in the piping, and the expected quantity of product to be pumped, are entered into the automaton.
- the volume of the vial that receives the sample and the flow rate of the liquid are known. From these data, a pumping time is deduced from the expected quantity of product to be pumped, the PLC program defines the number of strokes of the second piston necessary to fill the bottle, then at what frequency these strokes will be controlled, in order to obtain a representative sample of the expected quantity of product to be pumped.
- the automaton will stop the second piston when the bottle is full and can raise the first piston in order to be able to withdraw the bottle. If the third piston is also actuated by the automaton, the latter lowers the piston and the bottle to release it from the recess and to be able to withdraw the bottle.
- top will refer to the top of the figures and “bottom” to the bottom of the figures.
- the apparatus 1 according to the invention illustrated in figure 1 , comprises a tubular part 2 in the shape of a T, the two branches 20 of the T are open to be connected to a pipe (not shown), the foot 21 of the T is pierced to receive two concentric pistons: a first outer piston 3 hollow and a second inner piston 4.
- the first piston 3 is extended by a needle 30.
- Liquid circulates in the branches 20 of the T, thus we will call “upstream” the part located before the tubular part 2 in the direction of circulation of the liquid and “downstream” the part located after the tubular part 2 in the direction of circulation of the liquid.
- the tubular part 2 comprises an opening 22 facing the foot of the T to allow the needle 30 to pass.
- This opening 22 is cylindrical and substantially of the same diameter as the needle 30.
- the opening 22 leads to a recess 23 provided in a protrusion 25 and intended to receive the top of a bottle 5.
- the first piston 3 has two positions: a first position, high where the needle 30 is in the tubular part 2 and a second position, low where the needle 30 comes out of the tubular part 2 through the opening 22.
- the first piston 3 is pierced with at least two holes 31 facing each other in the direction of circulation of the liquid. Other holes may be provided, either around circumferentially or axially with respect to the axis of the piston. In the low position, these holes 31 are in the liquid stream between the two branches 20.
- the second piston 4 has two positions: a high position where a chamber 40 is delimited by the inner walls of the first piston 3 and the end of the second piston 4 and a low position where the chamber 40 is completely occupied by the second piston 4.
- the holes are open on the chamber 40.
- a spring 41 is placed between a first shoulder 32 of the first piston 3 and a second shoulder 42 of the second piston 4, it allows the rise of the second piston 4.
- the bottle 5 is closed by a flexible and tight membrane 50, and resting on a third piston 6.
- a U-shaped support 24 is fixed under the tubular part 2, it holds the third piston 5 in front of the opening 22 and serves as a support for the bottle 5.
- the membrane 50 is in contact with the recess 23 so as to close the opening 22.
- the third piston 6 releases the bottle 5 from the recess 23, the bottle 5 can then be removed.
- the first piston 3 When the liquid circulates in the piping, it passes into the tubular part 2, the first piston 3 is in the second position and the second piston 4 in the high position, in this way the holes 31 are in the current and the liquid fills the chamber 40, while the needle 30 is in the vial 5.
- the second piston 4 descends towards the low position to empty the chamber 40 into the vial 5.
- the second piston rises to release the chamber which fills again with liquid, once the chamber is full it is again emptied into the bottle, these operations are repeated until the desired filling of the bottle 5.
- An automaton can control the two pistons 3 and 4 in order to coordinate their rate with the flow rate of the liquid and the quantity of liquid that one wishes to take from the bottle 5.
- the first piston 3 is raised to the first position, which withdraws the needle 30 from the bottle 5 and from its membrane 50.
- the third piston 6 is lowered to lower the bottle 5, removing it from the recess 23, remove it and analyze it. You can then place a new bottle or close the opening with a stopper.
- the protrusion 25 can be threaded in order to screw the plug (not shown) in order to close the opening 22, it is also possible to insert a cap, or clip it.
- the automaton can also control the third piston 6 to release the bottle 5 when the latter is full.
- the device When the piping is empty, the device can be washed once the needle 30 has been raised, the stopper fitted and the chamber 40 emptied, by injecting soapy water or a disinfectant liquid.
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Abstract
o une partie tubulaire (2) en forme de T ouverte à chaque extrémité,
o deux pistons (3, 4) concentriques coulissant à l'intérieur d'un pied du T :
▪ un premier piston (3) extérieur comprenant une paroi au bout de laquelle est fixée une aiguille (30) et percée d'au moins deux trous (31) en vis-à-vis, et mobile entre une première position où l'aiguille (30) est dans la partie tubulaire (2) et une deuxième position où l'aiguille (30) sort de la partie tubulaire (2) et les trous (31) sont entre deux branches (20) du T,
▪ un deuxième piston (4) intérieur coulissant à l'intérieur du premier (3) piston extérieur et délimitant une chambre (40),
o une ouverture (22) placée en vis-à-vis du pied du T.
Description
- Le domaine technique de l'invention est celui des tuyauteries et plus particulièrement des tuyauteries de pompage de produit liquide, comme par exemple du lait ou de l'eau polluée.
- La présente invention concerne en particulier un appareil et un dispositif de prélèvement d'échantillon dans une telle tuyauterie sans altérer le produit dans la tuyauterie ou l'échantillon prélevé, ni polluer l'environnement et un procédé d'extraction dudit échantillon.
- Il est parfois nécessaire d'analyser les produits circulant dans une tuyauterie afin de s'assurer de sa qualité sans pour autant polluer l'intérieur de la tuyauterie ou l'extérieur. Ainsi par exemple, lors d'une collecte de lait, il est nécessaire de vérifier sa qualité pour des raisons sanitaires.
- Aujourd'hui, ce contrôle est réalisé en extrayant un échantillon du liquide qui est transvasé dans un flacon. Cependant ces opérations sont fastidieuses et peu sécurisées, il existe, en effet, un risque de pollution par l'environnement extérieur du liquide contenu dans le flacon, le volume du liquide dans le flacon n'est pas toujours maitrisé et il arrive que le liquide prélevé soit altéré lors du prélèvement, ce qui modifie ses propriétés chimiques ou organoleptiques.
- L'invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en permettant un prélèvement sûr du liquide sans altérer ses propriétés chimiques, ni dans la tuyauterie, ni dans le flacon de prélèvement.
- Un premier aspect de l'invention concerne un appareil de prélèvement d'échantillon dans une tuyauterie, caractérisé en ce qu'il comprend :
- une partie tubulaire en forme de T ouverte à chaque extrémité,
- deux pistons concentriques coulissant à l'intérieur d'un pied du T :
- un premier piston extérieur comprenant une paroi au bout de laquelle est fixée une aiguille et percée d'au moins deux trous en vis-à-vis, et mobile entre une première position où l'aiguille est dans la partie tubulaire et une deuxième position où l'aiguille sort de la partie tubulaire et les trous (31) sont entre deux branches (20) du T,
- un deuxième piston intérieur coulissant à l'intérieur du premier piston extérieur et délimitant une chambre,
- une ouverture placée en vis-à-vis du pied du T.
- Grace à l'appareil selon l'invention, on peut extraire le liquide sans que celui-ci entre en contact non désiré avec un corps extérieur, le liquide pouvant passer directement, grâce à l'aiguille, de la tuyauterie à un flacon placé devant l'ouverture. Cette ouverture pourra être sensiblement de même diamètre que l'aiguille.
- Avantageusement, l'ouverture est refermable. On peut ainsi garantir que la tuyauterie est fermée pour pouvoir la nettoyer après le retrait du flacon.
- Avantageusement, la partie tubulaire comprend un support en forme de U placé en face de l'ouverture. Grace à ce support, on peut maintenir un flacon en vis-à-vis de l'ouverture.
- Avantageusement, le support comprend un troisième piston disposé en partie basse du U. Le flacon étant placé sur la partie basse du U, le piston permet de bien positionner le flacon en appui sur l'ouverture et de pouvoir facilement le retirer en éloignant le piston de l'ouverture.
- Un deuxième aspect de l'invention concerne un dispositif de prélèvement d'échantillon dans une tuyauterie comprenant un appareil ayant au moins une des caractéristiques précédentes et un flacon de prélèvement placé sur le support. Le dispositif constitué de l'appareil de prélèvement et du flacon ensemble permet d'extraire le liquide de la tuyauterie et de stocker un échantillon dans le flacon.
- Avantageusement, le flacon est placé sur le troisième piston. Le troisième piston permet d'approcher et d'éloigner le flacon de l'ouverture.
- Avantageusement, le flacon de prélèvement est fermé par une membrane souple et étanche, la membrane étant percée par l'aiguille. L'échantillon extrait est préservé car le flacon ne présente qu'une perforation et est donc plus étanche. La membrane peut être en silicone ou en caoutchouc souple, permettant de se refermer quand on retire l'aiguille, celle-ci ne perçant la membrane que de façon étroite.
- Avantageusement, le dispositif comprend un automate commandant les premier et deuxième pistons. L'automate va commander le premier piston extérieur pour sortir l'aiguille de la partie tubulaire pour la faire entrer dans le flacon et la sortir du flacon pour la rentrer dans la partie tubulaire, mais aussi le deuxième piston intérieur pour vider la chambre du liquide par l'aiguille dans le flacon. Le remplissage du flacon peut demander plusieurs aller-retour du piston intérieur en fonction de la taille de la chambre.
- Un troisième aspect de l'invention concerne un procédé de prélèvement d'échantillon dans une tuyauterie où circule un liquide utilisant un dispositif selon le deuxième aspect de l'invention, le procédé est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes :
- positionnement de l'aiguille dans le flacon,
- remplissage de la chambre par le liquide,
- déplacement du deuxième piston intérieur pour vider la chambre en poussant le liquide de la chambre vers le flacon à travers l'aiguille,
- déplacement du deuxième piston intérieur pour dégager la chambre et permettre un nouveau remplissage par le liquide.
- Le remplissage de la chambre par le liquide se fait par un des trous en vis-à-vis, quand la chambre est remplie, le piston intérieur pousse le liquide vers l'aiguille qui est dans le flacon, ces deux opérations sont répétées autant de fois que nécessaire pour remplir le flacon.
- Avantageusement, une fois le flacon rempli, le premier piston passe de la deuxième à la première position. Dans cette position l'aiguille est rentrée dans la partie tubulaire dégageant ainsi le flacon qui peut être envoyé pour analyse.
- Avantageusement, après le remplissage du flacon et la remontée de l'aiguille dans la partie tubulaire, l'ouverture est refermée et une étape de nettoyage est effectuée dans la partie tubulaire. L'ouverture est refermée par un bouchon qui peut être vissé sur une excroissance autour de l'ouverture, la partie tubulaire qui comprend les pistons et l'aiguille peut être nettoyée.
- Avantageusement, l'automate calcule :
- un nombre de courses du deuxième piston nécessaires au remplissage du flacon en fonction du volume de la chambre et du flacon,
- une cadence d'allers retours du deuxième piston en fonction du débit du liquide dans la tuyauterie.
- On rentre dans l'automate le débit du produit dans la tuyauterie, et la quantité attendue de produit à pomper. Le volume du flacon qui reçoit l'échantillon et le débit du liquide sont connus. A partir de ces données, on déduit une durée de pompage de la quantité attendue de produit à pomper, le programme de l'automate définit le nombre de courses du deuxième piston nécessaire au remplissage du flacon, puis à quelle fréquences ces courses seront commandées, afin d'obtenir un échantillon représentatif de la quantité attendue de produit à pomper. L'automate arrêtera le deuxième piston quand le flacon sera plein et pourra relever le premier piston afin de pouvoir retirer le flacon. Si le troisième piston aussi actionné par l'automate, celui-ci fait descendre le piston et le flacon pour le libérer de l'évidement et pouvoir retirer le flacon.
- L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent données uniquement à titre d'exemple.
- Les figures sont présentées à titre d'exemple et nullement limitatif de l'invention.
- [
Fig. 1 ] est une coupe du dispositif selon l'invention, le premier piston étant dans sa première position, le deuxième piston étant en position haute ; - [
Fig. 2 ] est une coupe du dispositif selon l'invention, le premier piston étant dans sa deuxième position, le deuxième étant piston en position haute ; - [
Fig. 3 ] est une coupe du dispositif selon l'invention, le premier piston étant dans sa deuxième position, le deuxième piston étant en position basse. - Dans toute la description, on appellera « haut », le haut des figures et « bas », le bas des figures.
- Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.
- L'appareil 1 selon l'invention illustré à la
figure 1 , comprend une partie tubulaire 2 en forme de T, les deux branches 20 du T sont ouvertes pour être reliées à une tuyauterie (non représentée), le pied 21 du T est percé pour recevoir deux pistons concentriques : un premier piston extérieur 3 creux et un deuxième piston intérieur 4. Le premier piston 3 se prolonge par une aiguille 30. - Du liquide circule dans les branches 20 du T, ainsi on appellera « amont », la partie située avant la partie tubulaire 2 dans le sens de circulation du liquide et « aval » la partie située après la partie tubulaire 2 dans le sens de circulation du liquide.
- La partie tubulaire 2 comprend une ouverture 22 en vis-à-vis du pied du T pour laisser passer l'aiguille 30. Cette ouverture 22 est cylindrique et sensiblement de même diamètre que l'aiguille 30. L'ouverture 22 débouche sur un évidement 23 prévu dans un excroissance 25 et destiné à recevoir le haut d'un flacon 5.
- Le premier piston 3 a deux positions : une première position, haute où l'aiguille 30 est dans la partie tubulaire 2 et une deuxième position, basse où l'aiguille 30 sort de la partie tubulaire 2 par l'ouverture 22. Le premier piston 3 est percé d'au moins deux trous 31 en vis-à-vis dans le sens de circulation du liquide. D'autres trous peuvent être prévus, soit autour circonférenciellement, soit axialement par rapport à l'axe du piston. En position basse, ces trous 31 sont dans le courant de liquide entre les deux branches 20.
- Le deuxième piston 4 a deux positions : une position haute où une chambre 40 est délimitée par les parois intérieures du premier piston 3 et l'extrémité du deuxième piston 4 et une position basse où la chambre 40 est complétement occupée par le deuxième piston 4. Les trous sont ouverts sur la chambre 40. Un ressort 41 est placé entre un premier épaulement 32 du premier piston 3 et un deuxième épaulement 42 du deuxième piston 4, il permet de la remontée du deuxième piston 4.
- Le flacon 5 est fermé par une membrane 50 souple et étanche, et en appui sur un troisième piston 6. Un support 24 en forme de U est fixé sous la partie tubulaire 2, il maintient le troisième piston 5 en face de l'ouverture 22 et sert de support au flacon 5. Quand le troisième piston 6 est en position haute et que le flacon 5 est posé dessus, la membrane 50 est en contact avec l'évidement 23 de façon à fermer l'ouverture 22. En position basse, le troisième piston 6 libère le flacon 5 de l'évidement 23, on peut alors retirer le flacon 5.
- Nous allons maintenant décrire le fonctionnement du dispositif constitué de l'appareil 1 et du flacon 5 pour en extraire un échantillon.
- Quand le liquide circule dans la tuyauterie, il passe dans la partie tubulaire 2, le premier piston 3 est dans la deuxième position et le deuxième piston 4 dans la position haute, de cette façon les trous 31 sont dans le courant et le liquide rempli la chambre 40, tandis que l'aiguille 30 est dans le flacon 5. Une fois la chambre 40 remplie, le deuxième piston 4 descend vers la position basse pour vider la chambre 40 dans le flacon 5. Le deuxième piston remonte pour libérer la chambre qui se remplit de nouveau de liquide, une fois la chambre pleine elle est de nouveau vidée dans le flacon, ces opérations se répètent jusqu'au remplissage désiré du flacon 5.
- Un automate peut commander les deux pistons 3 et 4 afin coordonner leur cadence avec le débit du liquide et la quantité de liquide que l'on souhaite prélever dans le flacon 5.
- Une fois le flacon 5 rempli, on remonte le premier piston 3 dans la première position, ce qui retire l'aiguille 30 du flacon 5 et de sa membrane 50. On descend le troisième piston 6 pour descendre le flacon 5, le sortir de l'évidement 23, le retirer et aller l'analyser. On peut alors placer un nouveau flacon ou fermer l'ouverture par un bouchon. L'excroissance 25 peut être filetée afin de visser le bouchon (non représenté) afin de fermer l'ouverture 22, on peut aussi enfoncer un capuchon, ou le clipper.
- L'automate peut également commander le troisième piston 6 pour dégager le flacon 5 quand celui-ci est plein.
- Quand la tuyauterie est vide, on peut laver le dispositif une fois l'aiguille 30 relevée, le bouchon posé et la chambre 40 vidée, en injectant de l'eau savonneuse ou un liquide désinfectant.
Claims (13)
- Appareil (1) de prélèvement d'échantillon dans une tuyauterie, caractérisé en ce qu'il comprend :- une partie tubulaire (2) en forme de T ouverte à chaque extrémité,- deux pistons (3, 4) concentriques coulissant à l'intérieur d'un pied du T :• un premier piston (3) extérieur comprenant une paroi au bout de laquelle est fixée une aiguille (30) et percée d'au moins deux trous (31) en vis-à-vis, et mobile entre une première position où l'aiguille (30) est dans la partie tubulaire (2) et une deuxième position où l'aiguille (30) sort de la partie tubulaire (2) et les trous (31) sont entre deux branches (20) du T,• un deuxième piston (4) intérieur coulissant à l'intérieur du premier piston extérieur et délimitant une chambre,- une ouverture (22) placée en vis-à-vis du pied du T.
- Appareil (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'ouverture (22) est refermable.
- Appareil (1) selon une des revendications précédentes caractérisé en ce que la partie tubulaire (2) comprend un support (24) en forme de U placé en face de l'ouverture (22).
- Appareil (1) selon la revendication 3 caractérisé en ce que le support (24) comprend un troisième piston (6) disposé en partie basse du U.
- Dispositif de prélèvement d'échantillon dans une tuyauterie caractérisé en ce qu'il comprend un appareil (1) selon une des revendications précédentes et un flacon (5) de prélèvement placé sur le support (24).
- Dispositif selon les revendications 4 en ce qu'elle dépend de la revendication 5 caractérisé en ce que le flacon (5) est placé sur le troisième piston (6).
- Dispositif selon une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le flacon (5) de prélèvement est fermé par une membrane (50) souple et étanche, la membrane (50) étant percée par l'aiguille (30).
- Dispositif selon une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un automate commandant les premier et deuxième pistons (3, 4).
- Procédé de prélèvement d'échantillon dans une tuyauterie où circule un liquide utilisant un dispositif selon une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes :- positionnement de l'aiguille (30) dans le flacon (5),- remplissage de la chambre (40) par le liquide,- déplacement du deuxième piston (4) intérieur pour vider la chambre (40) en poussant le liquide de la chambre (40) vers le flacon (5) à travers l'aiguille (30),- déplacement du deuxième piston (4) intérieur pour dégager la chambre (40) et permettre un nouveau remplissage par le liquide.
-
- Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'une fois le flacon (5) rempli, le premier piston (3) passe de la deuxième à la première position.
- Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'après le remplissage du flacon (5) et la remontée de l'aiguille (30) dans la partie tubulaire, l'ouverture (22) est refermée et une étape de nettoyage est effectuée dans la partie tubulaire (2).
- Procédé selon une des revendications 9 à 11 en ce qu'elles dépendent de la revendication 8, caractérisé en ce que l'automate calcule :- un nombre de courses du deuxième piston nécessaires au remplissage du flacon en fonction du volume de la chambre et du flacon,- une cadence d'allers retours du deuxième piston en fonction du débit du liquide dans la tuyauterie.
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EP1615014A1 (fr) * | 2004-07-06 | 2006-01-11 | Etablissement MAGYAR | Dispositif de prélèvement d'échantillon liquide dans un circuit de pompage et procédé de nettoyage de ce dispositif |
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